Самые холодные звёзды в Галактике могут оказаться инопланетными мегаструктурами

С тех пор как физик Фримен Дайсон впервые предложил эту концепцию в 1960 году, «сфера Дайсона» стала священным Граалем для охотников за техногенными сигнатурами. Высокоразвитая цивилизация могла бы построить «сферу» (или, в нашем более современном понимании, «рой» более мелких компонентов) вокруг своей звезды, чтобы собрать всю её энергетическую отдачу. 

Мы знаем, по крайней мере теоретически, что такой рой может существовать, — но как бы он выглядел на самом деле, если бы мы смогли его наблюдать? Новая статья Амирнезама Амири из Университета Арканзаса, доступная в виде препринта на arXiv и вскоре опубликуемая в журнале Universe, исследует этот вопрос и в процессе раскрывает типы звёзд, вокруг которых наиболее вероятно обнаружение таких объектов.

Возможно, неудивительно, что одним из таких типов являются красные карлики. Это самый распространенный тип звезд в Млечном пути, они невероятно медленно расходуют свое ядерное топливо, что делает их чрезвычайно долгоживущими. Их предполагаемая продолжительность жизни составляет триллионы лет — намного дольше, чем нынешняя продолжительность жизни Вселенной — и они также относительно малы по сравнению с нашим Солнцем. Рой Дайсона можно было бы построить на расстоянии от 0,05 до 0,3 астрономических единиц от его поверхности, при этом затраты материалов были бы относительно низкими.

Белые карлики, пожалуй, даже выгоднее с точки зрения стоимости материалов и представляют собой второй тип звёзд, за которыми стоит следить. Это компактные, мёртвые остатки звёзд, подобных нашему Солнцу, которые уменьшились до невероятно малых радиусов — примерно до 1% от первоначального размера звезды. В этом сценарии рой Дайсона можно было бы построить всего в нескольких миллионах километров от поверхности звезды, что значительно упростило бы инженерную задачу создания сверхмассивной структуры вокруг более крупной звезды. Кроме того, они излучают энергию стабильно в течение миллиардов лет, по сути, создавая эффективный долгоживущий источник энергии.

Но как бы на самом деле выглядели звезды, окруженные такими мегаструктурами? Астрономы обычно используют инструмент, называемый диаграммой Герцшпрунга-Рассела (HR), для классификации звезд на основе их температуры и светимости. Однако, поскольку сфера Дайсона блокировала бы весь естественный свет звезды, она полностью изменила бы свое положение на диаграмме. Энергия не может быть создана или уничтожена, поэтому сама сфера должна была бы излучать от себя точно такое же количество радиации, какое звезда излучает в нее. Просто она делает это в виде тепла, или инфракрасного света. Таким образом, сферу Дайсона можно рассматривать как оболочку, которая поглощает свет звезды, использует эту энергию с пользой, а затем излучает ее в виде тепла.

При этом положение звезды полностью смещается вправо, в область с более низкими температурами, отображаемую на диаграмме. Сама светимость при этом не меняется, она просто смещается в инфракрасную область, и поскольку диаграммы Герцшпрунга-Рассела используют болометрическую светимость (то есть светимость по всему спектру), звезда будет располагаться на диаграмме в том же вертикальном положении, что и её родительская звезда, будь то красный или белый карлик.

Но главный вывод заключается в том, насколько дальше вправо сместится звезда. Типичный красный карлик, занимающий нижний правый угол диаграммы Герцшпрунга-Рассела, имеет температуру поверхности около 3000 К. Сфера Дайсона, окружающая звезду, будет иметь температуру до 50 К — на два порядка ниже. В этой области нет естественных звезд, что делает любой подобный объект весьма интересным в качестве потенциального кандидата на роль роя Дайсона.

Ещё одним фактором, способствующим тому, что объект может быть роем Дайсона, является отсутствие пыли. Звезда без сферы Дайсона обычно демонстрирует спектральную линию силикатного излучения, которая обычно ассоциируется с темными дисками. Однако панели радиаторов не окружены пылью, поэтому они будут выглядеть на удивление «чистыми» для спектрографа, наблюдающего за ними.

Следует отметить один момент: в методологии «роя» между некоторыми солнечными коллекторами, вероятно, будут зазоры, или толщина в определенных частях роя будет варьироваться. Это сделано для того, чтобы физически обеспечить необходимые материалы — современные расчеты показывают, что даже при относительно небольших радиусах создание полноценной сферы Дайсона физически невозможно. В случае наличия таких небольших зазоров звезда будет вести себя крайне непредсказуемо, с неестественными кривыми блеска по мере вращения структуры.

Поскольку инфракрасное излучение является основной специализацией космического телескопа Джеймса Уэбба, он идеально подходит для наблюдения за подобными структурами. Но даже более старые телескопы, такие как WISE, активно используются для их поиска. В мае 2024 года в статье, посвященной работе проекта «Гефест», было выявлено семь сильных кандидатов в сферу Дайсона (все красные карлики) из каталога, содержащего 5 миллионов звезд. Один из них был исключен как возможный источник, поскольку на заднем плане вокруг звезды находилась сверхмассивная черная дыра, идеально выровненная по фону, что объясняло аномальные показания. Но это все еще оставляет пять потенциальных кандидатов, заслуживающих более тщательного наблюдения. Эта новая статья добавит еще один инструмент к пониманию астрономами того, что нужно искать, чтобы однажды найти одну из этих неуловимых техносигнатур.